CN115250643A - 向使用者发出通知的动力工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于向使用者发出通知的动力工具。该动力工具包括：传感器，该传感器被配置为感测动力工具的故障状况；马达驱动电路，该马达驱动电路连接至传感器，并被配置为基于动力工具的故障状况提供马达驱动信号；以及马达，该马达连接至马达驱动电路，并且适于由来自马达驱动电路的马达驱动信号驱动，以发出通知。该通知是可听见的声音和/或可感知的振动的形式，通过该可听见的声音和/或可感知的振动向使用者通知故障状况。

Description

向使用者发出通知的动力工具及方法

技术领域

本发明涉及动力工具，尤其涉及马达驱动的动力工具。

背景技术

电驱动力工具因其使用便利性而广泛应用于各行业。虽然这些动力工具极大地提升了使用者的工作效率，但是在使用过程中，动力工具出现故障状况或其他问题是时有发生的。一般情况下，动力工具的使用者通常通过经验来判断故障状况。有时，当故障不明显时，使用者甚至可能不知道动力工具处于故障状况，一直到工具由于在故障状况下连续操作而最终损坏。或者，在操作传统动力工具的过程中，当检测到异常状态时，工具会立即切断输出并停止操作，而并不直接向使用者指示工具处于异常状态。

对于许多动力工具，故障状况发生在工具使用过程中，例如工具构件(如锯片)卡在工件中，导致工具构件无法再相对于工件运动(也称为卡住)。在这种情况下，即使动力工具中具有保护电路，动力工具的马达也可能由于持续很长时间流过马达的高电流而被烧毁。因此，故障问题的检测和通知必须足够快，以便能够快速停止马达的旋转。

发明内容

鉴于上述背景，本发明的一个目的是提供一种可在如果检测到故障状况时向使用者发出通知的替代性的动力工具及其操作方法，这种替代性的动力工具及其操作方法能够消除或至少缓解上述技术问题。

上述目的通过独立权利要求的特征的组合来实现；从属权利要求进一步公开了本发明的有利的实施方式。

本领域技术人员将从以下描述中得出本发明的其他目的。因此，上述关于目的的陈述并非详尽的，其仅仅是为了说明本发明的许多目的中的一些。

因此，在一个方面，本发明提供了一种适于向使用者发出通知的动力工具。所述动力工具包括：传感器，所述传感器被配置为感测所述动力工具的故障状况；马达驱动电路，所述马达驱动电路连接至所述传感器，并被配置为基于所述动力工具的所述故障状况提供马达驱动信号；以及马达，所述马达连接至所述马达驱动电路，并且适于由来自所述马达驱动电路的所述马达驱动信号驱动，以发出通知。所述通知是可听见的声音和/或可感知的振动的形式，经由所述可听见的声音和/或可感知的振动向使用者通知故障状况。

优选地，所述马达适于在所述马达驱动信号的调制下以不同的功率和/或频率被驱动。

更加优选地，所述马达驱动信号的所述调制包括以下中的一者或多者：中断提供给所述马达的功率，将提供给所述马达的所述功率降低至非零值，增加提供给所述马达的所述功率，对所述马达进行脉冲调制，制动所述马达，以及致动离合器。

替代地，其中，所述马达适于使用PWM(脉冲宽度调制)或PFM(脉冲频率调制)被驱动，以发出所述通知。

根据优选实施方式的一个变型，通过PWM或PFM对所述马达进行的所述调制包括以下动作中的至少一者：a)向所述马达应用多个不同的驱动模式；b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；d)间歇地停止和重新启动所述马达；以及e)应用多个不同的马达电流。优选地，所述多个不同的驱动模式包括但不限于高速旋转模式，中速旋转模式，低速旋转模式，以及本领域众所周知的其他驱动模式。

优选地，上述动作a)至动作e)中的每个动作在单个马达驱动周期内执行，或者在所述马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。

替代地，所述调制包括马达的不同功率或频率的至少两种模式，并且所述功率或频率周期性地切换。

根据优选实施方式的另一个变型，其中，所述传感器包括以下中的至少一者：温度检测器，用于检测所述马达的温度以产生温度信号；电流检测器，用于检测流经所述马达的电流以产生电流信号；电压检测器，用于检测所述马达两端的电压以产生电压信号；和转速检测器，用于检测所述马达的转速以产生转速信号。所述马达驱动电路接收温度信号、电流信号、电压信号、以及转速信号中的至少一者，以确定所述动力工具的相应的故障状况，从而提供所述马达驱动信号。优选地，所述传感器可以被配置成进一步包括用户输入检测器，用于检测用户的输入或控制行为，其包括但不限于所选择的工作模式、以及触发器被致动时的位置。一旦工作模式被选定或切换，或者触发器被致动，所述传感器将提供信号以用于进一步的执行。

优选地，如果温度信号、电流信号、电压信号、转速信号中的至少一者超过给定阈值，或者超过给定阈值并持续给定时间段，或者在给定时间段内发生显著变化，则报告所述故障状况。

更加优选地，所述马达驱动电路还被配置成审核所述故障状况，如果所述故障状况消除，则所述马达驱动电路被配置成产生信号以重新操作所述动力工具。

在另一个方面，本发明提供一种用于向使用者发出通知的方法。所述方法包括以下步骤：a)通过传感器感测所述动力工具的故障状况；b)基于所述动力工具的所述故障状况，由连接至所述传感器的马达驱动电路提供马达驱动信号；和c)由连接至所述马达驱动电路并且适于由来自所述马达驱动电路的所述马达驱动信号驱动的马达发出所述通知。所述通知是可听见的声音和/或可感知的振动的形式，通过所述可听见的声音和/或可感知的振动向使用者通知所述故障状况。

优选地，所述马达适于在所述马达驱动信号的调制下以不同的功率和/或频率被驱动。

更加优选地，所述马达驱动信号的所述调制包括以下中的一者或多者：中断提供给所述马达的功率，将提供给所述马达的所述功率降低至非零值，增加提供给所述马达的所述功率，对所述马达进行脉冲调制，制动所述马达，以及致动离合器。

替代地，所述通知由适于使用PWM或PFM驱动的所述马达发出。

根据优选实施方式的一个变型，通过PWM或PFM对所述马达进行的调制包括以下动作中的至少一者：a)向所述马达应用多个不同的驱动模式；b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；d)间歇地停止和重新启动所述马达；以及e)应用多个不同的马达电流。

优选地，以上动作a)至动作e)中的每个动作在单个马达驱动周期内执行，或者在所述马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。

替代地，所述调制包括马达的不同功率或频率的至少两种模式，并且所述功率或频率周期性地切换。

根据优选实施方式的又一个变型，所述动力工具的一个或多个操作参数由所述传感器监控，以产生一个或多个检测信号来确定所述动力工具的故障状况，检测信号包括以下中的至少一者：温度信号，由用于检测所述马达的温度的温度检测器检测；电流信号，由用于检测流经所述马达的电流的电流检测器检测；电压信号，由用于检测所述马达两端电压的电压检测器检测；以及转速信号，由用于检测所述马达的转速的转速检测器检测。所述马达驱动电路接收温度信号、电流信号、电压信号、以及转速信号中的至少一者，以确定所述动力工具的相应的故障状况，从而提供所述马达驱动信号。

优选地，如果温度信号、电流信号、电压信号、以及转速信号中的任何一者超过给定阈值，或者超过给定阈值并持续给定时间段，或者在给定时间段内发生显著变化，则报告所述故障状况。

更加优选地，所述方法还包括由所述马达驱动电路审核所述故障状况的步骤，其中，如果所述故障状况消除，则所述动力工具被配置为通过由所述马达驱动电路产生的信号的调制来重新操作。

本发明的优点在于，能够及时地向使用者提供动力工具的故障通知或警报，使得使用者在动力工具关闭前了解动力工具的故障状况，从而避免对动力工具造成进一步的损坏。此外，本发明使用动力工具所固有的有刷马达或无刷马达作为产生警报和通知的装置。换句话说，不需要在动力工具中安装或结合其他部件(如蜂鸣器、警示灯等，以及它们的驱动电路)，从而实现通知功能没有额外的硬件成本或增加的电路复杂性。由于不需要对电动工具的内部机械和电子结构进行重新设计，因此本发明可以广泛应用于现有的动力工具的设计。

此外，与通常使用蜂鸣器报警或警告灯闪烁来提供警报或通知(有时警报或通知并不直观和明显)的现有技术文件相比，本发明使用由马达产生的可感知的振动和/或可听见的声音来提供警报或通知，其更直观、有效且能更好地吸引使用者的注意力。例如，对于具有用于产生警报声音的蜂鸣器的传统动力工具，蜂鸣器的功率是有限的，并且这种警报声音容易被动力工具的操作噪音(例如锯切割)或工作场所的环境噪音淹没。然而，根据本发明的一些实施例的动力工具使用马达来产生不寻常声音，这种不寻常声音比来自蜂鸣器的声音大得多，因此使用者更容易被通知到异常情况。由马达引起的动力工具的不寻常振动也作为独特的且可感知的通知提供给使用者，这在传统的动力工具中是不存在的。

附图说明

根据以下对优选实施方式的描述，本发明的前述和其他特征将变得显而易见，优选实施方式仅结合附图以示例的方式来提供，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的动力工具内部结构示意图。

图2示出了图1中动力工具的示意性电路图。

图3示出了图2中传感器的示意性电路图。

图4示出了根据本发明的第二实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图5示出了根据本发明的第三实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图6示出了根据本发明的第四实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图7示出了根据本发明的第五实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图8示出了根据本发明的第六实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图9示出了根据本发明的第七实施方式的示例性马达控制方法的流程图。

图10示出了用于调制图1中的动力工具的脉宽调制(PWM)的示意图。

图11示出了图1中的动力工具的操作状态示意图。

图12A至图12H示出了根据本发明的各种实施方式的用于调制马达驱动信号的不同脉宽调制信号的示例。

在附图中，在本文所述的几种实施方式中，相同数字表示相同的部件。

具体实施方式

现在将参照附图对本发明的实施方式进行更全面的描述，附图中示出了本发明的实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应当被解释为局限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式是为了让本公开充分且完整，并使得本公开能够将本发明的范围完全传递给本领域技术人员。在本申请中，相同的附图标记指示相同的元素。

参考图1，根据本发明的第一实施方式，提供了一种便携式动力工具100，动力工具100可以是有绳或无绳(电池供电的)的便携式装置，如螺丝批、钻等。动力工具100包括壳体102，壳体102容纳用于动力工具100的正常操作的大部分必要部件，其中包括马达104、传动齿轮组件106、旋转输出部件108、马达驱动电路110和电源模块112。马达104可以是有刷马达或无刷马达。传动齿轮组件106联接在马达104和输出部件108之间，以提供例如具有不同速度和扭矩的变化的输出驱动力。在无绳动力工具的情况下，电源模块112可以是电池组；或者，在有绳动力工具的情况下，电源模块112可以是交流-直流转换器，其中动力工具100经由电源线(未示出)连接至主电源。

现转向图2，动力工具100的马达驱动电路110连接至马达104，以用于控制马达104的操作。电源模块112连接至马达104，以用于为马达104供电，以使动力工具100能够正常操作。电源模块112还连接至马达驱动电路110，以用于为马达驱动电路110供电从而控制马达104，例如向马达104提供间断的电流或电压以产生可感知的振动或可听见的声音。马达驱动电路110例如包括微控制器(未示出)以产生信号，在马达104是无刷马达的情况下，该信号耦合至多个开关元件，例如MOSFET。用户输入装置114(例如开关或触发器)电连接至马达驱动电路110，从而可以用来接收来自使用者的输入，并向马达驱动电路110提供相应的信号。动力工具100的上述主要部件在本领域中是众所周知的，因此在此不再对其进行详细描述。

传感器116连接至马达104，以用于感测马达104或动力工具100的故障状况。传感器116还连接至马达驱动电路110，以进一步将所感测到的故障状况信号传输至马达驱动电路110。传感器116可以检测、测量或以其他方式获得故障状况和操作参数，特别是它们随着时间的变化。换句话说，可以记录这些状态和参数的各种模式，各种模式中不仅包含单个值，还包含这些状态和参数随时间的动态变化。这些操作参数包括但不限于马达104的工作电流、施加至马达104的电压、马达104的转速(例如由每分钟转数(RPM)表示)、马达104的温度等。当所感测到的操作参数超过给定的阈值，或者操作参数超过给定阈值的状况持续给定的时间段，或者操作参数在给定的时间段内显著变化时，确定发生了故障状况。例如，如果感测到的马达电流超过高于正常马达电流的200％的值，或者超过高于正常马达电流的200％的值且持续10秒,或者在1秒内急剧下降，那么将确定发生了故障状况并将其报告给马达驱动电路。当这种情况发生时，马达驱动电路110将产生一个或多个可听见的声音和/或可感知的振动来通知使用者，同时避免和/或最小化动力工具100的任何不期望的旋转，例如，通过切断或减少提供给马达104的功率，通过对马达104进行脉冲调制，并且/或者通过致动机械离合器。容易理解，用于评估从传感器处接收的信号的其他技术也落入本发明的范围。

参见图3，为了感测上述各种参数，传感器116包括以下检测器中的至少一者：温度检测器118，用于检测马达温度从而产生温度信号；电流检测器120，用于检测流经马达的电流从而产生电流信号；电压检测器122，用于检测马达两端的电压从而产生电压信号；以及转速检测器124，用于检测马达的转速从而产生转速信号。马达驱动电路122接收温度信号、电流信号、电压信号和速度信号中的至少一种，以确定动力工具100中相应的故障状况，从而向马达驱动电路110提供马达驱动信号。此外，在一些实施例中，传感器116可以被配置成进一步包括用户输入检测器130，以检测用户的输入或控制行为，其包括但不限于所选择的工作模式132，以及触发器134被致动时的位置。可以例如通过按压按钮或旋转旋钮(均未示出)来选择工作模式，该按钮或旋钮设置在动力工具100的壳体102上，并且工作模式可以根据用户要求而包括高速旋转模式、中速旋转模式、低速旋转模式和其他特殊工作模式。触发器可以是恒速触发器或可调速触发器。一旦工作模式被选择或切换，或者触发器被致动，传感器116将提供信号以用于进一步的执行。

参考图4，该图示出了用于向使用者发出通知的示例性方法200。该方法可以应用于图1至图3所示的动力工具，但是并不局限于此，其他动力工具也可以采用相同或相似的方法。在图4所示的方法中，选择第一操作参数(例如马达电流)作为要被监控以识别故障状况的操作参数。首先，该方法开始于步骤200，然后在步骤202，马达驱动电路110确定触发器开关是否闭合(由用户致动)，以确定工具是否正在操作。如果开关没有闭合，则如步骤204所示的那样，不向马达104供电。在这种情况下，不需要监控故障状况。相反，如果开关闭合，则如步骤206所示的那样，向马达供电。

如果电源接通，则在步骤208，传感器监控指示马达电流量的电流信号。在步骤210，将第一操作参数的量与给定阈值量进行比较。如果第一操作参数的量等于或低于该阈值，则马达驱动电路确定马达操作正常。因此，电路将返回到算法的开始200。另一方面，如果第一操作参数的量超过给定阈值量，则马达驱动电路确定发生故障状况，并在步骤230向使用者发出通知。

在一种变型中，在步骤210，马达驱动电路可将第一操作参数的数学函数(例如，电流信号的一阶或二阶导数，如第一操作参数的变化率)与阈值进行比较，以进行确定。在又一变型中，第一操作参数阈值可以根据其他的工具条件(例如，马达速度或传动装置模式)而变化。然后，在步骤230，马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。在步骤230，向使用者发出通知的步骤包括以下动作：a)中断提供给马达的功率，b)将提供给马达的功率降低至非零值，c)增加提供给马达的功率，d)对马达进行脉冲调制，e)对马达制动，以及f)致动离合器。这些控制动作旨在以可听见的声音和/或可感知的振动的形式提供通知，通过该声音和/或振动，使用者能够得知故障状况，并且该声音/振动易于与动力工具的正常操作状态区分开来。

在该实施例的一种变型中，在步骤210和230中，对于某些操作参数，可将向使用者发出通知的条件设定为操作参数的量低于或等于给定阈值，即，如果第一操作参数的量等于或大于该阈值，则马达驱动电路确定马达操作正常。因此，电路将返回到算法的开始200。另一方面，如果第一操作参数的量小于给定的阈值量，则在步骤230，马达驱动电路确定发生故障状况，并向使用者发出通知。

参考图5，该图示出了向使用者发出通知的第二示例性方法300。为了简洁起见，仅描述方法300与图4相比的不同之处。步骤301、302、304、306、308、310和330在很大程度上类似于图4中它们的对应部分，但是任何差异将在下文中进行描述。在方法300中，不同的操作参数涉及优先级，例如，与诸如马达温度的第二操作参数相比，诸如马达电流的第一操作参数是用来确定故障状况的更加重要的操作参数，因此，如步骤300至310所示，将首先感测并监控第一操作参数。如果监测的第一操作参数超过给定的阈值，在步骤330，马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作，该过程与第二操作参数的量无关。

另一方面，如果确定第一操作参数正常，则在步骤312，传感器监控第二操作参数。在步骤312，将第二操作参数的量与给定阈值量进行比较。如果第二操作参数的量等于或低于该阈值，则马达驱动电路确定马达正常操作。因此，马达驱动电路将返回到算法的开始301。另一方面，如果第二操作参数超过阈值，则马达驱动电路确定有关第二操作参数的故障状况已经发生。类似于图4的方法，在步骤314，微控制器比较第二操作参数的数学函数。然后，在步骤330，马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。在方法300中，所监控的操作参数可以多于两个，例如马达电流、温度、电压和转速，这些参数都可以带优先级地进行考虑。

参考图6，该图示出了用于向使用者发出通知的第三示例性方法400。为了简洁起见，仅描述方法400与图4相比的不同之处。步骤401、402、404、406、408、410和430在很大程度上类似于图5中它们的对应部分，但是任何差异将在下文中进行描述。在方法400中，不同的操作参数不涉及优先级。换句话说，如果所监控的操作参数中的任何参数超过其给定阈值，则马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。在方法400中，所监控的操作参数可以多于两个，如马达电流、温度、电压和转速，这些参数都可以不带优先级地进行考虑(如箭头440所示)。

参考图7，该图示出了向使用者发出通知的第四示例性方法500。为了简洁起见，仅描述方法500与图6相比的不同之处。步骤501、502、504、506、508、510、512、514和540在很大程度上类似于图6中它们的对应部分，但是任何差异将在下文中进行描述。在方法500中，不同的操作参数不涉及优先级。同时，如步骤510和520所示，不同的故障状况将导致向使用者发出不同的通知。不同的通知包括以下的一者或多者：中断提供给马达的功率、将提供给马达的功率降低至非零值、对马达进行脉冲调制、对马达制动以及致动离合器。例如，将马达电流设置为第一操作参数，将马达温度设置为第二操作参数。如果马达电流超过给定电流阈值，则电路中断提供给马达的功率。如果温度超过给定温度阈值，则电路将供向马达的功率降低至非零值。因此，使用者将会注意到在动力工具中检测到的故障状况不仅仅是一种故障状况，并将采取必要动作。

在一种实施方式中，可以交替发出第一通知和第二通知，以产生可听见的声音和/或可感知的振动，进而通知使用者检测到两种不同的故障状况。在一种变型中，在产生一次第一通知和第二通知之后，动力工具可以被配置为仅生成具有高优先级的通知，例如，仅重复指示马达过热的第二通知。因此，使用者将注意到并采取必要动作来优先处理这种优先故障状况。

具体而言，在一种实施方式中，通过PWM或PFM对马达进行调制，通过PWM或PFM对马达进行调制包括以下动作中的至少一种：a)对马达应用多个不同的驱动模式；b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；d)间歇地停止和重新启动马达；以及e)施加多个不同的马达电流。然后，上述动作可以在单个马达驱动周期内执行，或者在步骤510和520中当马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。通过这样的动作向使用者发出通知。类似于方法400，在方法500中，所监控的操作参数可以多于两个，如马达电流、温度、电压和转速，这些参数都可以不带优先级地进行考虑(如箭头540所示)。

参考图8，示出了用于向使用者发出通知的第五示例性方法600。为了简洁起见，仅描述方法600与图5相比的不同之处。步骤601、602、604、606、608、610和630在很大程度上类似于图5中它们的对应部分，但是任何差异将在下文中进行描述。在方法600中，考虑两个或更多个操作参数以向使用者发出通知，例如作为第一操作参数的超过阈值的瞬时电流可能对动力工具无害，但是作为第二操作参数的超过阈值并持续给定时间段的电流应被报告并通知给使用者。如步骤610至630所示，如果监控到电流超过阈值，则传感器继续监控电流超过阈值的时间段。如果该时间段超过给定值，则在步骤630，马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。如果该时间段没有超过给定值，电路将返回到算法的开始。类似于上述其他实施例，在方法600中，所监控的操作参数可以从马达电流、温度、电压和转速中选择，并且可以多于两个参数。同时，当选择两个不同的操作参数(例如电流和温度)时，可以实现防止错误通知或警报的技术效果。

在一种变型中，本领域技术人员可以理解，步骤608、610、620和622中所述的对两个或多个参数进行的监控和比较的组合可以组合成一个子步骤，并包含在示例性方法200、300、400和500中的步骤208和210、308和310、408和410、或508和510中。换句话说，步骤208和210以及其他相应的步骤可以被视为监控并比较两个或多个参数，之后进行的是如方法600中所示的必要动作，这并未超出本申请的范围。

在一种变型中，在步骤630之后，可直接关闭动力工具，以便使用者进一步检查或确定故障状况的原因。替代地，马达驱动电路还被配置为审核故障状况，如果故障状况消除，例如电流低于给定阈值持续一段时间，则马达驱动电路被配置为产生信号以重新操作动力工具。

参考图9，该图示出了向使用者发出通知的第六示例性方法700。为了简洁起见，仅描述方法700与图5相比的不同之处。步骤701、702、704、706、708、710和730在很大程度上类似于图5中它们的对应部分，但是任何差异将在下文中进行描述。在方法700中，首先，当检测到故障状况时，即，如步骤708和710所示，监控到的操作参数低于或超过或等于阈值时，动力工具将被配置为首先调节动力工具的输出，例如，通过降低输出频率、减小马达电流、切换至低速操作模式等。调节输出的目的是在没有使用者干预的情况下消除检测到的故障状况，并且将动力工具配置为在较低能耗模式下操作。在步骤712调节输出之后，如步骤720和722所示，仍然继续监控操作参数，并且如果所监控的操作参数仍然低于或超过或等于该阈值，则在步骤730，马达驱动电路向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。如果不是，则电路将返回到算法的开始，或者返回到步骤708继续监控。类似于上述其他实施例，在方法700中，所监控的操作参数可以从马达电流、温度、电压和转速中选择，并且可以包含这些参数中的一个以上的参数。在一些实施例中，在步骤708和722中监测的操作参数可以是相同的操作参数，例如马达电流，但是在另一些实施例中，它们可以是不同的操作参数，例如马达电流和马达温度。

除了上述示例性方法中描述的故障状况，故障状况还可包括以下列举的情形。情形1：马达电流满足设定值和设定时间。情形2：动力工具电压满足设定值和设定时间。情形3：马达转速满足设定值和设定时间。情形4：MOSFET温度或马达温度满足设定值和设定时间。情形5：PWM占空比满足设定值和设定时间。PWM占空比范围可以设置在0％至100％之间。情形6：同时满足上述情形中两个或两个以上的情形。如果检测到这些情形，马达驱动电路也将向使用者发出通知并且/或者启动对动力工具的一个或多个保护操作。

在一个实施例中，使用PWM或PFM对马达进行调制，以向使用者发出通知。PWM或PFM是一种通过将电信号有效地分成离散部分来降低电信号所提供的平均功率的方法。通过快速地打开和关闭电源与负载之间的开关来控制提供至负载的电压(和电流)的平均值。通常，在PWM中，周期是固定的，输出平均功率由高电平信号的持续时间或占空比来调制。另一方面，在PFM中，高电平信号的持续时间是固定的，输出平均功率由周期的不同持续时间来调制。为了便于解释，本文中的调制方法大多以PWM为例。然而，本领域技术人员可以理解，如果使用PFM进行调制，可以实现相同或相似的效果。

根据一个示例，如图10所示，马达驱动电路110根据触发器的触发器按压距离，设置与用户输入装置114(例如触发器)输出的控制信号相对应的PWM信号的脉宽占空比(以下称为“PWM占空比”)。同时，另一方面，马达驱动电路通过PWM或PFM调制马达。在一种变型中，恒速触发器也可用于控制动力工具的输出。对于恒速触发器来说，输出不受使用者按压触发器的程度的调制。当按下触发器时，PWM占空比将被设置为恒定水平。

参考图11，根据另一示例，动力工具的输出功率由对马达进行调制的PWM来表示。PWM波形在时间段1中是稳定且恒定的，这表明动力工具正常工作。PWM波形在时间段2中包括具有不同PWM占空比的显著变化的多个波形，这表明马达驱动电路对马达驱动信号进行调制，从而向使用者发出关于检测到的故障状况的通知。时间段2中的PWM占空比可能在周期时段中包含单个重复波形或多个波形，单个重复波形向使用者通知检测到一个故障状况，多个波形向使用者通知检测到多个故障状况。通过PWM进行的调制包括：a)向马达应用多个不同的驱动模式；b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；d)间歇地停止和重新启动马达；以及e)应用多个不同的马达电流。上述动作a)至e)在单个马达驱动周期内执行，或者在马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。

参考图12A至12H，图11的时间段2中的PWM波形包括以下波形中的一者或多者：a)如图12A所示的低占空比PWM；b)如图12B所示的中等占空比PWM；c)如图12C所示的高占空比PWM；d)如图12D所示的递增占空比PWM和递减占空比PWM的组合；e)如图12E至12H所示的周期性重复的混合的不同占空比PWM。

在图12A所示的低占空比PWM的情形下，马达输出缓慢但有力地运行，由此产生低频可感知的振动，以通知使用者检测到故障状况。如果周期时间足够长，马达将以停止一段时间然后重新启动的方式运行。这种异常行为也会明显地让使用者知道动力工具发生了故障。

在图12B所示的中等占空比PWM或c)图12C所示的高占空比PWM的情形下，可以对恒定的中等占空比PWM和高占空比PWM进行组合并周期性地输出，从而产生在中频或高频之间切换的可感知的振动，以通知使用者检测到一个或多个故障状况。

在使用如图12D所示的组合了递增占空比PWM和递减占空比PWM的情形下，在循环中，马达输出从低转速变化至高转速，然后返回至低转速。因此，产生频率变化的可感知振动，以通知使用者检测到故障状况。

在如图12E所示的具有不同占空比的混合PWM信号周期性重复的情形下，在循环中，马达输出从低转速开始变化，然后停止，然后返回到低转速。因此，产生频率变化的可感知振动，以通知使用者检测到故障状况。同时，时间段1和时间段2可以被配置成对应于不同的故障状况，例如在时间段1中，马达被配置成报告电流故障状况，而在时间段2中，马达被配置成报告温度故障状况。因此，使用者将被通知动力工具操作异常。在一个变型中，可以将重复的时间段1和时间段2配置为对应于一个故障状况，例如在时间段1中，马达被配置为持续运行，而在时间段2中，马达的运行被中断。通过重复这样的行为，使用者可以注意到故障状况。

在如图12F所示的具有不同占空比的混合PWM信号周期性重复的情形下，在循环中，马达输出从持续一段时间的低转速开始变化，然后是持续一段时间的高转速，之后变为低转速。因此，产生频率变化的可感知振动，以通知使用者检测到故障状态。类似于图12E，时间段1和时间段2可以被配置成对应于不同的故障状况。

在如图12G和12H所示的具有不同占空比的混合PWM信号周期性重复的情形下，马达输出在短时间内或给定时间段内以不同转速运行。因此，产生频率变化的可感知振动，以通知使用者检测到故障状况。

在一种实施方式中，为防止马达长时间(在确定故障状况期间和向使用者发出通知的时间段期间)在异常工作状态下工作，在确定故障状况后，动力工具中的离合器被致动，以断开马达与输出轴的连接。在这种情形下，马达空转运行，这也能提供异常的可听见的声音，以向使用者发出通知。

虽然已在附图和前述说明中对本发明进行了详细的说明和描述，但应将其视为说明性的，而非限制性的，应当理解，仅仅示出并描述了示例性实施例，并且不以任何方式限制本发明的范围。可以理解，本文所描述的任何特征可以用于任何实施例。说明性的实施例并不相互排斥，也不排斥本文所没有列举的其他实施例。因此，本发明还提供了包括一个或多个上述说明性实施例的组合的实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对在此阐述的本发明进行修改和变型，因此，仅应当根据所附权利要求书所指示的来进行这种限制。

除了利用马达的振动和声音来产生故障警报之外，本发明的一些实施例还利用电池的高频啸叫或动力工具出风口的特殊设计来产生通知，这也可以达到更好地吸引使用者注意力的直观有效的技术效果。

Claims (20)

1.一种适于向使用者发出通知的动力工具，所述动力工具包括：

传感器，所述传感器被配置为感测所述动力工具的故障状况；

马达驱动电路，所述马达驱动电路连接至所述传感器，并被配置为基于所述动力工具的所述故障状况提供马达驱动信号；以及

马达，所述马达连接至所述马达驱动电路，并且适于由来自所述马达驱动电路的所述马达驱动信号驱动，以发出所述通知；

其中，所述通知是可听见的声音和/或可感知的振动的形式，经由所述可听见的声音和/或可感知的振动向所述使用者通知所述故障状况。

2.根据权利要求1所述的动力工具，其中，所述马达适于在所述马达驱动信号的调制下以不同的功率和/或频率被驱动。

3.根据权利要求2所述的动力工具，其中，所述马达驱动信号的所述调制包括以下中的一者或多者：中断提供给所述马达的功率，将提供给所述马达的所述功率降低至非零值，增加提供给所述马达的所述功率，对所述马达进行脉冲调制，制动所述马达，以及致动离合器。

4.根据权利要求2所述的动力工具，其中，所述马达适于使用PWM(脉冲宽度调制)或PFM(脉冲频率调制)被驱动，以发出所述通知。

5.根据权利要求4所述的动力工具，其中，通过PWM或PFM对所述马达进行的所述调制包括以下动作中的至少一者：

a)向所述马达应用多个不同的驱动模式；

b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；

c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；

d)间歇地停止和重新启动所述马达；以及

e)应用多个不同的马达电流。

6.根据权利要求5所述的动力工具，其中，上述动作a)至动作e)中的每个动作在单个马达驱动周期内执行，或者在所述马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。

7.根据权利要求5所述的动力工具，其中，所述调制包括马达的不同功率或频率的至少两种模式，并且所述功率或频率周期性地切换。

8.根据权利要求1所述的动力工具，其中，所述传感器包括以下中的至少一者：

温度检测器，用于检测所述马达的温度以产生温度信号；

电流检测器，用于检测流经所述马达的电流以产生电流信号；

电压检测器，用于检测所述马达两端的电压以产生电压信号；和

转速检测器，用于检测所述马达的转速以产生转速信号，以及

用户输入检测器，用于检测所述动力工具的选定工作模式以及触发器被致动时的位置，以产生输入信号，

其中，所述马达驱动电路接收所述温度信号、所述电流信号、所述电压信号、所述转速信号以及所述输入信号中的至少一者，以确定所述动力工具的相应的故障状况，从而提供所述马达驱动信号。

9.根据权利要求8所述的动力工具，其中，如果所述温度信号、所述电流信号、所述电压信号、所述转速信号中的至少一者超过给定阈值，或者超过给定阈值并持续给定时间段，或者在给定时间段内发生显著变化，则报告所述故障状况。

10.根据权利要求9所述的动力工具，其中，所述马达驱动电路还被配置成审核所述故障状况，如果所述故障状况消除，则所述马达驱动电路被配置成产生信号以重新操作所述动力工具。

11.一种用于向使用者发出通知的方法，所述方法包括：

a)通过传感器感测所述动力工具的故障状况；

b)基于所述动力工具的所述故障状况，由连接至所述传感器的马达驱动电路提供马达驱动信号；和

c)由连接至所述马达驱动电路并且适于由来自所述马达驱动电路的所述马达驱动信号驱动的所述马达发出所述通知；

其中，所述通知是可听见的声音和/或可感知的振动的形式，通过所述可听见的声音和/或可感知的振动向所述使用者通知所述故障状况。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述马达适于在所述马达驱动信号的调制下以不同的功率和/或频率被驱动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述马达驱动信号的所述调制包括以下中的一者或多者：中断提供给所述马达的功率，将提供给所述马达的所述功率降低至非零值，增加提供给所述马达的所述功率，对所述马达进行脉冲调制，制动所述马达，以及致动离合器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述通知由适于使用PWM或PFM驱动的所述马达发出。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过PWM或PFM对所述马达进行的调制包括以下动作中的至少一者：

a)向所述马达应用多个不同的驱动模式；

b)应用PWM或PFM的多个不同的运行时间；

c)应用PWM或PFM的多个不同的周期时间；

d)间歇地停止和重新启动所述马达；以及

e)应用多个不同的马达电流。

16.根据权利要求15所述的方法，上述动作a)至动作e)中的每个动作在单个马达驱动周期内执行，或者在所述马达从一个驱动周期进入另一个驱动周期时执行。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述调制包括马达的不同功率或频率的至少两种模式，并且所述功率或频率周期性地切换。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述动力工具的一个或多个操作参数由所述传感器监控，以产生一个或多个检测信号来确定所述动力工具的所述故障状况，所述检测信号包括以下中的至少一者：

温度信号，由用于检测所述马达的温度的温度检测器检测；

电流信号，由用于检测流经所述马达的电流的电流检测器检测；

电压信号，由用于检测所述马达两端的电压的电压检测器检测；

转速信号，由用于检测所述马达的转速的转速检测器检测，以及

由用于检测所述动力工具的选定工作模式以及触发器被致动时的位置的用户输入检测器产生的用户输入信号，

其中，所述马达驱动电路接收所述温度信号、所述电流信号、所述电压信号、所述转速信号以及所述输入信号中的至少一者，以确定所述动力工具的相应的故障状况，从而提供所述马达驱动信号。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，如果所述温度信号、所述电流信号、所述电压信号、所述转速信号中的任何一者超过给定阈值，或者超过给定阈值并持续给定时间段，或者在给定时间段内发生显著变化，则报告所述故障状况。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法还包括由所述马达驱动电路审核所述故障状况的步骤，其中，如果所述故障状况消除，则所述动力工具被配置为通过由所述马达驱动电路产生的信号的调制来重新操作。

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